生物化学细胞代谢与基因表达调控精要.ppt

一、酶水平的调节 三、激素水平的调节 四、神经水平的调节 —生物界最高水平的代谢调节 酶定位的区域化 线粒体:丙酮酸氧化;三羧酸循环;?-氧化;呼吸链电子传递;氧化磷酸化 细胞质:酵解;磷戊糖途径;糖原合成;脂肪酸合成; 细胞核:核酸合成 内质网:蛋白质合成;磷脂合成 二、细胞水平的调节 甾醇类激素的作用 含氮激素的作用 甾醇类激素作用原理示意图 肽类激素通过cAMP-蛋白激酶调节代谢示意图 ATP cAMP+PPi 内在蛋白质的磷酸化作用 改变细胞的生理过程 细胞膜 细胞膜 c R 蛋白激酶（无活性） c + R cATP 蛋白激酶（有活性） 受体 环化酶 激素 G蛋白 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 乳糖操纵子的诱导 （3） 色氨酸操纵子 色氨酸是构成蛋白质的组分，一般的环境难以给细菌提供足够的色氨酸，细菌要生存繁殖通常需要自己经过许多步骤合成色氨酸，但是一旦环境能够提供色氨酸时，细菌就会充分利用外界的色氨酸、减少或停止合成色氨酸，以减轻自己的负担。细菌所以能做到这点是因为有色氨酸操纵子（trp operon）的调控。 ① 色氨酸操纵子的结构 ② 阻遏蛋白的负调控 合成色氨酸所需要酶类的结构基因群，受其上游的启动子Ptrp和操纵子ｏ的调控，调控基因trpR的位置远离P-ｏ-结构基因群，在其自身的启动子作用下，以组成性方式低水平表达其调控蛋白R，R并没有与ｏ结合的活性，当环境能提供足够浓度的色氨酸时，R与色氨酸结合后构象变化而活化，就能够与ｏ特异性亲和结合，阻遏结构基因的转录。 因此色氨酸操纵子属于一种负性调控的、可阻遏的操纵子（repressible operon），即这操纵子通常是开放转录的，有效应物（色氨酸为阻遏剂）作用时则阻遏关闭转录。细菌不少生物合成系统的操纵子都属于这种类型，其调控可使细菌处在生存繁殖最经济最节省的状态。? 4、真核生物基因表达的调控 （1）真核基因组结构特点 真核基因组结构庞大 3×109bp 单顺反子 含有大量重复序列 基因不连续性 内含子 外显子 非编码区较多 多于编码序列(9:1) 多层次调控 失活 DNA水平的调控 转录水平的调控 转录后水平的调控 翻译水平的调控 翻译后水平的调控 （2）转录水平的调控 最重要 顺式作用元件 反式作用因子 转录起始的调控 ① 顺式作用元件 影响自身基因表达活性的DNA序列 非编码序列 分启动子、增强子、沉默子 启动子 TATA盒，-25bp 上游启动子元件(upstream promotor elements,UPE)，CAAT 盒，-75bp；GC序列等 顺式作用元件 增强子：远离转录起始点（1~30kb），增强启动子转录活性DNA序列，与方向、距离无关 沉默子：负性调节元件，起阻遏作用 顺式作用元件 增强子 ②反式作用因子(trans-acting factor) 概念：为DNA结合蛋白，核内蛋白，可使邻近基因开放（正调控）或关闭（负调控） 通用转录因子—结合在TATA盒上的蛋白质因子。 TFⅡA、 TFⅡB、 TFⅡD、 TFⅡE等 转录调控因子—结合在UPE上的蛋白质因子 反式作用因子特点 三个功能结构域：DNA识别结合域；转录活性域；结合其他蛋白的结合域 能识别并结合顺式作用元件(cis-acting element) 正调控与负调控 功能结构域 反式作用因子结构域的模式 DNA结合域(DNA- banding domain) 锌指结构(zinc finger motif) 同源结构域(homodomain,HD)：螺旋-回折-螺旋(helix-turn-helix) 亮氨酸拉链结构 (leucine zipper) 螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH) 碱性α螺旋(alkaline α-helix) A、螺旋-转角-螺旋 Lac repressor B、锌指结构 ——保守AA的基团锌离子形成相对独立的结构域 有两种： Cys2/His2（典型的锌指蛋白，串联重复） Cys2/Cys2（类固醇受体中）结合DNA及二聚化 Cys2/His2锌指结构 12AA 特异结合位点 （类固醇与类固醇受体） 糖皮质激素效应元件 C、借疏水作用形成的 ——亮氨酸拉链 bZIP D、HLH（螺旋-环-螺旋）——两个两亲性α螺旋 以疏水侧形成二聚体 碱性区结合DNA（bHLH） （2）、适应性： 适应环境、维持生长和增殖 维持个体发育与分化 基因表达调控的环节： 基因活化、转录、转录后加工、 翻译